颗粒级配对黏结剂喷射打印碳化硅陶瓷性能的影响

碳化硅(SiC)陶瓷作为一种高性能结构功能一体化的陶瓷材料,在航空航天、核能工业和制动系统等领域应用广泛。然而,传统的制造方法无法满足大尺寸复杂结构SiC陶瓷日益增长的市场需求,例如发动机喷嘴、襟翼和涡轮叶片等。黏结剂喷射(BJ)3D打印突破了传统成型的约束,可以提供新的制造思路。本工作采用颗粒级配SiC的思路,基于级配理论优化较佳的颗粒度配比,研究了BJ打印对级配前后SiC陶瓷素坯及烧结体性能的影响。研究发现,BJ打印级配后的SiC素坯经过一次前驱体浸渍裂解(PIP)处理,能够快速制备抗弯强度最大达到(16.70±0.53)MPa的SiC素坯,相比采用20μm中位径未级配的样品提高了116%。进一步采用液相渗硅制备了致密的SiC陶瓷,其密度、抗弯强度、弹性模量和断裂韧性分别达到(2.655±0.001)g/cm^(3),(285±30)MPa,(243±12)GPa和(2.54±0.02)MPa·m^(1/2)。XRD分析表明,SiC烧结体主要以3C-β-SiC晶为主。本研究基于颗粒级配的原料,采用黏结剂喷射打印,结合一次浸渍裂解与液相渗硅制备工艺,高效可靠地制备了高性能SiC陶瓷材料。

硅烷偶联剂/偏高岭土基地聚合物水化热及动力学研究

为了研究硅烷偶联剂对偏高岭土基地聚合物水化的影响,通过水化热和水化动力学分析,研究了不同种类及不同掺量的硅烷偶联剂对地聚合物水化进程的影响,并结合SEM-EDS对地聚合物早期水化微观形貌进行分析。结果表明,随着硅烷偶联剂掺量的增加,地聚合物的凝结时间延长。掺入硅烷偶联剂后地聚合物在加速期水化放热加快,进入减速期后未掺硅烷偶联剂的地聚合物的放热速率比掺入硅烷偶联剂的快,此时期硅烷偶联剂抑制地聚合物的水化进程。硅烷偶联剂的掺入对地聚合物的累积水化放热量影响不大,所有试样的累积水化放热量基本相同,相差在2%以内。结合水化动力学参数发现,水化过程大致分为加速期、减速期和稳定期。在加速期,水化反应被化学催化反应控制,掺入硅烷偶联剂的体系会发生强烈的化学反应,水化速率加快;在减速期,水化产物在颗粒表面形成薄膜,反应阻力加大,水化速率减缓;稳定期则由扩散机制控制反应过程。结合SEM-EDS图发现,硅烷偶联剂的掺入未改变地聚合物水化产物的矿物组成,但能起到桥接作用,使地聚合物结构更加致密。

苯丙乳液/偏高岭土基地聚合物的制备与耐高温性能

采用自配苯丙乳液对偏高岭土基地聚合物进行改性,研究了乳液不同掺量对地聚合物的力学性能和耐高温性能的影响,采用XRD、FT-IR和SEM等手段对地聚合物的矿物组成和微观形貌进行分析。结果表明:A151改性后的乳液作为增韧剂效果最好,该乳液掺量为1%时抗压以及抗折强度最大,28 d分别为63.3、11.5 MPa,较未添加改性乳液制备的样品28 d抗折强度提高了25.8%;添加1%A151改性后的乳液,偏高岭土基地聚合物的折压比较未添加乳液的地聚合物提高了50%;焙烧后的样品的抗压和抗折强度随着温度的增加先升高再降低,100℃强度达到最大。

C_(f)/SiC复合材料的原料高效改性及其3D打印制备研究进展

选用3D打印制备的碳纤维增强碳化硅陶瓷基(C_(f)/SiC)复合材料被广泛应用在航空航天、国防军事等重大领域。碳纤维(C)作为陶瓷基复合材料的主要候选增强体之一,由于表面惰性的存在,为了提高其与碳化硅(SiC)陶瓷基体的粘附性,对原料C的表面改性工作是十分必要的。粉末原料的高效改性制备是3D打印成型陶瓷的重要途径。本文综述了近年来国内外针对C改性的各种方法及特点,对C_(f)/SiC复合材料的3D打印成型及其高效制备方法进行归纳总结。